[发明专利]光导电火花熔化成形装置及方法

说明书

光导电火花熔化成形装置及方法，属于增材制造领域。解决了现有的金属增材制造技术无法同时兼顾高效率和高精度的问题。本发明将光导电极作为工具电极，光导电极本身导电性能极差，而在特定的光照下，光照区域导电性能迅速升高，可实现导电，粉末或片状材料作为成形材料，基于逐层成形的制造方式，利用工具电极和待加工材料之间的绝缘介质被脉冲电压击穿所产生的火花放电通道作为热源，并通过在光导电极上辐射不同的光照图案对粉末材料进行选择性熔化成形，实现对待加工成形的金属构件的三维结构的重构。本发明主要应用在增材制造领域。

技术领域

本发明属于增材制造领域，具体涉及基于逐层成形的制造方式。

背景技术

不同于传统的减材/增材制造技术，增材制造是指通过逐点加工、逐层累积的制造方式完成对构件的制造，这种独特加工特点使增材制造可以加工出任意复杂形状的零件。激光增材制造、电子束增材制造、等离子束增材制造等增材制造技术在学术界被广泛研究，并已经被应用在航空航天、模具制造和医疗器械等高精密工业领域。

但是现有增材制造技术不能同时兼顾工业界对制造方式高效率和较高精度的要求，这是增材制造技术不能大规模工业化应用的主要原因，寻找一种高效率加工出具有良好力学性能构件的增材制造方法对增材制造技术在各个行业的规模化应用具有重要的意义。

而现有技术中使用的电火花熔化成形装置或方法的增材制造技术，无法同时兼顾高效率和高精度的要求，无法加工出具有优异力学性能的复杂形状构件，因此以上问题亟需解决。

发明内容

本发明是为了解决现有的金属增材制造技术无法同时兼顾高效率和高精度的问题，本发明提供了一种光导电火花熔化成形装置及方法。

光导电火花熔化成形方法，该成形方法包括如下步骤：

步骤一、对待加工成形的金属构件的三维结构进行二维离散化处理，生成二维切片文件，并将二维切片文件发送至光照系统，其中，二维切片文件中包含每一层待加工层的待加工材料的图案；

步骤二、将待加工材料铺设在操作台上，使光导电极完全覆盖当前加工层的待加工材料，且光导电极与当前加工层的待加工材料间存在间距；

步骤三、在光导电极与当前加工层的待加工材料间施加连续的脉冲电压，同时，光照系统根据二维切片文件中的内容，出射相应的光照图案至光导电极上，光导电极在光照图案照射的区域和当前加工层的待加工材料之间的绝缘介质在脉冲电压作用下被击穿，击穿后产生的火花放电通道作为热源，对当前加工层的待加工材料进行加热，使当前加工层的待加工材料根据光照图案进行选择性熔凝成形，并使当前加工层的待加工材料和与其相邻的下层待加工材料熔凝成形为一体；

步骤四、在当前加工层的待加工材料上增加一层待加工材料，重复执行步骤三，直至操作台上任意相邻的两层待加工材料熔凝成形为一体，从而完成对待加工成形的金属构件的重构。

优选的是，步骤一、对待加工成形的金属构件的三维结构进行二维离散化处理，生成二维切片文件的具体过程为：

对待加工成形的金属构件的三维结构进行二维离散化处理，获得每一层切片的二维轮廓数据，并根据每一层切片的二维轮廓数据，获得该层切片所对应的待加工层的待加工材料的图案，从而实现对所有层待加工材料的图案获取，生成二维切片文件。

优选的是，待加工材料为单种导电材料、多种导电材料的混合材料或导电材料与非导电材料组合的材料，且待加工材料的形态为粉末状或片状。

优选的是，当待加工层的待加工材料的形态均为片状时，该待加工层可平铺一片或多片预切割后的待加工材料；

所述预切割后的待加工材料的形状是根据其所在的待加工层的图案进行切割。

优选的是，光照系统的辐射区域大于或者等于光导电极所在的区域。